A ping-pong labda példáját egy tál vízbe tesszük, és hogyan emelkedett. Azt is megjegyeztük, hogy ez volt a léggömb alapvető művelete, mivel a levegő folyadéknak tekinthető, ezért ugyanazt a szabályt alkalmazhatjuk. Azonban az a kérdés, amelyet sokan feltesznek, miért van a labda nem megy feljebb amikor a víz felszínére kerül a sor? Nem csak azt mondtad, hogy a levegő folyadék? A logika azt mondja nekünk, hogy a tárgyak nem tudnak repülni, de nézzük meg matematikailag, miért tűnik úgy, hogy a levegőben lévő tolóerőnek nincs hatása.

hogyan lehet

Amikor a labda a vízben van, két erőnek van kitéve. Egyrészt a gravitáció hatása, amely lefelé nyomja, másrészt, amint azt az első cikkben láthattuk, a kiszorított folyadék súlyával egyenértékű függőleges nyomóerő felfelé.

Függőleges tolóerő = vízsűrűség * kiszorított vízmennyiség * gravitáció
Gravitációs erő = a ping-pong labda tömege * gravitáció

Mivel tudjuk, hogy a ping-pong labda hajlamos lesz emelkedni, a függőleges tolóerőnek nagyobbnak kell lennie, mint a gravitációs erő. Mindenesetre végezzük el a számításokat annak ellenőrzéséhez.

Kezdjük tolóerő. A ping-pong labdát levegő tölti ki, térfogata 20 cm 3. Ha köbméterre alakítjuk, 0,00002 m 3 -et kapunk. A víz sűrűsége 1000 kg/m 3 -nek, a normál gravitáció értéke másodpercenként 10 méternek tekinthető.

Nak nek kiszámítja a súlyt, Hozzá kell adnunk annak a műanyagnak a tömegét, amelyből a ping-pong labda készül, és a benne lévő levegő tömegét. Példánkban elhanyagoljuk a műanyag tömeget, és csak a gömbben lévő levegő súlyát számoljuk ki. Most egy problémával szembesülünk, hogyan lehet kiszámítani a labda belsejében beszorult levegő súlyát? A cikk első részében már láttuk, hogy a következő kapcsolaton keresztül

Kiszámíthatjuk a levegő tömegét a sűrűségének (1,2 kg/m 3) és a ping-pong labda térfogatának (20 × 10 -6 m 3) ismeretében.

Ha meghúzzuk a számológépet, a következőket kapjuk:

Amint látod, a felfelé ható erő sokkal nagyobb, mint a súly, így a labda hajlamos emelkedni. Ezenkívül többen észrevehetik, hogy ami a két erő összehasonlításakor igazán fontos, az a két folyadék sűrűsége, mivel a térfogat és a gravitációs állandó mindkét esetben megjelenik, és leegyszerűsíthető.

Amikor azonban a gömb eléri a felszínt, egy másik folyadékba kerül, és ezért megváltoztatja az általa kiszorított folyadék sűrűségét (korábban a vizet, most pedig a levegőt helyettesítette). Mivel a levegő sűrűsége 1,2 kg/m3, a számítások a következők:

És mivel a ping-pong labda súlya változatlan marad, a nyomóerő nem tudja legyőzni a gravitációs hatást. Ezekből az eredményekből arra következtethetünk a könnyebb folyadékok (alacsonyabb sűrűségűek) általában magasabbak, mint a nehezebbek (nagyobb sűrűségűek) ezen nyomóerők miatt.

Eddig a Hogyan repül egy léggömb második része? A harmadik és az utolsó részben megnézzük, hogyan lehet ezeket a koncepciókat alkalmazni és hogyan lehet stratoszférikus léggömböt felemelni.